Задачи ПАХТ разные

Раздел IX Аппараты колонного типа для процессов массообмена

Задача IX.1. Определить основные характеристики насадки из неупорядоченно загруженных керамических колец Рашига размером 50X50X5 мм. Плотность керамического материала рк = 2200 кг/м3, насыпная плотность насадки рн = 460 кг/м3.

Скачать решение задачи IX.1 (задача ПАХТ)

Задача IX.2. Определить потери напора при прохождении газа через слой катализатора высотой L = 1,5 м в аппарате диаметром 2 м. Расход газа 800 м3/ч; плотность газа рг = 0,45 кг/м3; вязкость газа мг = 2,94-10-2 спз; удельная поверхность катализатора g = 415 м2/м3; свободный объем е = 0,43.

Скачать решение задачи IX.2 (задача ПАХТ)

Задача IX.3. Определить потери напора на 1 м высоты при прохождении газа через сухую и орошаемую насадку в колонне, работающей в условиях, описанных в задачае VIII. 20.

Скачать решение задачи IX.3 (задача ПАХТ)

Задача IX.4. По условиям, описанным в задачае VIII. 20, определить скорость, соответствующую точке «захлебывания», а также количество жидкости, находящейся в работающей колонне.

Скачать решение задачи IX.4 (задача ПАХТ)

Задача IX.5. Рассчитать колпачковую тарелку для колонны, в которой проводится ректификация смеси четыреххлористый углерод - толуол; колонна работает при атмосферном давлении. Дано: расход пара V = 0,135 м3/сск; расход жидкости Lоб =0,001 м3/сек; поверхностное натяжение жидкости gж = 18,9 дин/см; средняя плотность пара рп = 4,74 кг/м3; средняя плотность жидкости рж = 1138 кг/м3.

Скачать решение задачи IX.5 (задача ПАХТ)

Задача IX.6. Рассчитать ситчатую тарелку колонны для разделения системы метанол - вода, если известно, что расход пара V = 1,45 м3/сек; расход жидкости Lоб = 0,00214 м3/сек; средняя плотность жидкости рж = 925 кг/м3; средняя плотность пара р=0,855 кг/м3; поверхностное натяжение жидкости gж=40 дин/см.
Выбираем отверстия диаметром dо = 2 мм, расположенные по вершинам разностороннего треугольника со стороной t = 7,2 мм. Рабочую поверхность тарелки SТ принимаем равной 90% площади сечения колонны; этому значению соответствует отношение b/dk=0,6. Выбираем высоту порога сливного устройства hn=25 мм.

Скачать решение задачи IX.6 (задача ПАХТ)

 

Раздел VIII Диффузионные процессы

Задача VIII.1. Определить количество водорода,, которое можно растворить в 100 г воды при 25°С. Водород поглощается из газовой смеси, общее давление которой равно 760 мм рт. ст., а парциальное давление водорода 200 мм рт. ст. При 25° С константа Генри для водорода Н = 7,07*10^4 атм.

Скачать решение задачи VIII.1 (задача ПАХТ)

Задача VIII.2. Определить, каково должно быть давление кислорода, чтобы его растворимость в воде при температуре 25° С. составляла С02 = 0,03 г/100 г воды.
Значения константы Генри при 25° С зависят от давления и приведены ниже:

Значения константы Генри при 25° С

Скачать решение задачи VIII.2 (задача ПАХТ)

Задача VIII.3. Построить кривую равновесия для системы аммиак - воздух - вода при 20° С и 760 мм рт. ст., используя для этого закон Генри (значение константы Генри Н = 2,74 атм). Сравнить полученную кривую с кривой, построенной по экспериментальным данным о растворимости аммиака в воде при 20° С, приведенным ниже:

кспериментальным данным о растворимости аммиака в воде при 20° С,

Скачать решение задачи VIII.3 (задача ПАХТ)

Задача VIII.4. Построить равновесные линии для процесса абсорбции двуокиси, серы водой в координатах у-х и У-X, пользуясь экспериментальными данными, полученными при t=20° С и общем давлении 760 мм рт. ст.

экспериментальными данными, полученными при t=20° С и общем давлении 760 мм рт. ст.

Скачать решение задачи VIII.4 (задача ПАХТ)

Задача VIII.5. Пользуясь уравнением Антуана, определить давление паров бензола и толуола в интервале температур 70-120°С. Числовые значения констант, входящих в уравнения Антуана, приведены ниже:

Числовые значения констант, входящих в уравнения Антуана, приведены ниже:

Скачать решение задачи VIII.5 (задача ПАХТ)

Задача VIII.6. Определить наклон кривой равновесия my=dy*/dx для системы вода - аммиак - воздух при температуре t=20°С и давлении р = 760 мм рт. ст. в точках с1 = 10 г NН3/100 г воды и с2 = 30 г NH3/100 г воды.

Скачать решение задачи VIII.6 (задача ПАХТ)

Задача VIII.7. Построить в диаграмме у - х линию равновесия для системы м-пентан - н-гексан при давлении 765 мм рт. ст. Построить также диаграмму - х, у для этой системы. Данные об изменении давления паров чистых компонентов при различной температуре приведены в табл. VIII-5.

Данные об изменении давления паров чистых компонентов при различной температуре

Скачать решение задачи VIII.7 (задача ПАХТ)

Задача VIII.8. Для системы бензол - дихлорэтан известны давления паров, соответствующие температуре кипения каждого компонента. Так, при температуре кипения бензола t1 = 80,18° С давление паров бензола и дихлорэтана составляет Р1 = 760 мм рт. ст. и Р2 = 682 мм рт. ст., а при температуре кипения дихлорэтана давления паров соответственно равны Р1 = 842 мм рт. ст. и Р2 = 760 мм рт. ст. Определить равновесные составы при указанных температурах, используя уравнение Фенске.

Скачать решение задачи VIII.8 (задача ПАХТ)

Задача VIII.9. Система ацетон - хлороформ "при давлении 760 мм рт. ст. образует азеотропную смесь состава у = х = 0,335 мол. доли с максимумом температуры кипения tк = 64,5° С. При этой температуре давление паров ацетона Р1 = 1000 ммрт.ст., а хлороформа P2 = 858 мм рт. ст. Построить линию равновесия, пользуясь уравнением ван-Лаара.

Построить линию равновесия, пользуясь уравнением ван-Лаара.

Скачать решение задачи VIII.9 (задача ПАХТ)

Задача VIII.10. Определить температуру конденсации смеси паров, содержащей (в мольн. %): бензола - 25, толуола - 24 и о-ксилола - 51, при 760 мм рт. ст.

Скачать решение задачи VIII.10 (задача ПАХТ)

Задача VIII.11. Определить константу равновесия /г для гептана в смеси с другими углеводородами при давлении р = 25 атм и температуре t=200° С. Критическое давление гептана Ркр=26,8 атм, а его критическая температура tКр = 540°С.

Скачать решение задачи VIII.11 (задача ПАХТ)

Задача VIII. 12. Определить при давлении 13,6 атм температуру кипения смеси следующего состава:
Компонент Мольн. %
Метан 7,0
Пропан 28,0
н-Бутан 32,0
Изобутан 33,0

Скачать решение задачи VIII.12 (задача ПАХТ)

Задача VIII.13. Построить линию равновесия для процесса экстракции ацетона из воды 1,1,2-трихлорэтаном при 25° С, если коэффициент распределения равен r = 1,65. Концентрации ув и xB выражены в единицах кг компонента В/кг (A+S). Сравнить полученную линию с построенной по экспериментальным данным. Экспериментальные данные по равновесию в системе ацетон — вода — трихлорэтан приведены в табл. VIII-9.

Экспериментальные данные по равновесию в системе ацетон — вода — трихлорэтан

Скачать решение задачи VIII.13 (задача ПАХТ)

Задача VIII.14. Определить коэффициент диффузии ацетона в воздухе, используя данные следующего опыта. Стеклянную трубку диаметром 1 мм наполнили ацетоном, причем расстояние от открытого конца трубки до уровня ацетона составляет 2,3 см. Трубку держали в медленном токе воздуха при температуре 18,8° С и давлении р = 765,5 мм рт. ст. Через 80 мин уровень ацетона в трубке понизился на 0,148 см; давление паров ацетона при t=18,8° С равно РА = 170 мм рт. ст.

Скачать решение задачи VIII.14 (задача ПАХТ)

Задача VIII.15. Определить коэффициент диффузии двуокиси серы в воздухе при t = 20° С и р = 1 атм. Дано VSO2=44,8 см2/моль и Vвоз = 29,9 см3/моль.

Скачать решение задачи VIII.15 (задача ПАХТ)

Задача VIII.16. Определить коэффициент диффузии двуокиси серы в воде при температуре t = 25°С.

Скачать решение задачи VIII.16 (задача ПАХТ)

Задача VIII.17. Определить коэффициент диффузии двуокиси серы в воде при 25°С, если при 20°С величина D20= 1,519*10^-5 см2/сек.

Скачать решение задачи VIII.17 (задача ПАХТ)

Задача VIII.18. Через вертикальную колонну диаметром 100 мм с внутренней стенкой, орошаемой водой (tЖ = 30°С), пропускают 56,5 м3/ч сухого воздуха при 20°С. Определить скорость увлажнения воздуха (отнесенную к 1 м высоты колонны) на входе его в колонну.

Скачать решение задачи VIII.18 (задача ПАХТ)

Задача VIII.19. Через трубчатый абсорбер с трубками, орошаемыми 'изнутри водой, пропускают газообразный хлористый водород. Определить коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, если расход орошаемой воды. QЖ = 5440 кг/ч; число трубок n = 60; внутренний диаметр трубок dВН = 50 мм; средняя температура t = 20° С; длина трубок L = 4 м.

Скачать решение задачи VIII.19 (задача ПАХТ)

Задача VIII.20. Определить коэффициенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах при абсорбции SO2 из воздуха водой в насадочной колонне, если расход газа Qоб = 3000 м3/ч; начальная концентрация SО2 у1 = 0,04 мол. доли; конечная концентрация SО2 у% = 0,005 мол. доли; средняя температура в колонне t = 20°С; расход абсорбента Lоб = 56,5 м3/ч; диаметр колонны Dк=1,26.м; тип насадки: кольца Рашига 50X50Х5 мм, загруженные навалом.

Скачать решение задачи VIII.20 (задача ПАХТ)

Задача VIII.21. Определить коэффициент массоотдачи в жидкой фазе при десорбции СО2 из воды в тарельчатой колонне, работающей при следующих условиях: массовая плотность орошения qж=10000/сг/(м2-ч); статическая высота слоя жидкости на тарелке hст = 4-10~2л; газосодержание пены е = 0,6; площадь сечения колонны S=1 м2; рабочая площадь тарелки SТ = 0,9 л2: средняя температура в колонне t= 20° С.

Скачать решение задачи VIII.21 (задача ПАХТ)

Задача VIII.22. Определить коэффициенты массоотдачи в паровой и жидкой фазах при ректификации смеси толуол - ксилол в колонне с ситчатыми тарелками. Колонна работает при следующих условиях: расход пара V = 23,5 кмоль/ч; расход жидкости L = 17,95 кмоль/ч; средняя мольная доля легколетучего компонента в паровой фазе уср = 0,9160; средняя мольная доля легколетучего компонента в жидкой фазе хср = 0,1116; средняя температура в колонне t=112,0° С; диаметр колонны dк = 675 мм; длина сливных перегородок b = 450 мм; доля свободного сечения тарелки ф = 30%; статическая высота слоя светлой жидкости на тарелке hст = 3,9*10^-2 м; газосодержание пены е = 0,5.

Скачать решение задачи VIII.22 (задача ПАХТ)

Задача VIII.23 Определить коэффициент массоотдачи в сплошной фазе для системы смесь 70% о-нитрофенола и 30% хлорбензола - бензол - вода, если диаметр капель ~3 мм, скорость падения капель 3,5 см/сек и температура 25° С.

Скачать решение задачи VIII.23 (задача ПАХТ)

Задача VIII.24. По данным задачи VIII. 20 определить коэффициенты массопередачи у основания и вверху колонны. Выразить коэффициенты массопередачи в м/ч, кг/(м2*ч(кг/м3)) и в кг/(м2*ч*атм). Из значений коэффициентов, полученных в задачае VIII. 20, использовать следующие: kг = 31,3л/ч [т. е. кг/(м2*ч(кг/м3))] и kж = 0,439 м/ч [т. е. кг/(м2*ч(кг/м3))]].

Равновесные концентрация SO2  в газовых и жидких фазах

Скачать решение задачи VIII.24 (задача ПАХТ)

Задача VIII.25. Определить коэффициент массопередачи, отнесенный к паровой фазе, для тарельчатой ректификационной колонны. Подвергаемая ректификации смесь состоит из четыреххлористого углерода и толуола. Концентрация кубового остатка Хw, = 0,022, а дистиллята Xd = 0,9. Даны коэффициенты массоотдачи kг = 100кмоль/(м2-ч-y) и kж = 400кмоль/(м2-ч-х).

Скачать решение задачи VIII.25 (задача ПАХТ)

   

Раздел VII Массопередача

Задача VII.1. Определить поверхность теплообмена подогревателя раствора NaС1. Раствор нагревается от температуры t1/= 15°С до t1// = 50°С за счет тепла, отдаваемого тем же раствором при начальной температуре t2/ = 90°С. Расход раствора G1 = G2 = 5 т/ч; удельная теплоемкость раствора NаС1 с = 3950 Дж/(кг-град); коэффициент теплопередачи K=400 Вт/(м2-град). Расчет поверхности теплообмена провести как для прямотока, так и для противотока теплоносителей.

Скачать решение задачи VII.1 (задача ПАХТ)

Задача VII.2. Найти закон распределения температуры по длине теплообменника, состоящего из 37 труб диаметром 38/33 мм* и длиной L = 4 м. В теплообменник поступает G1=2000/кг/ч раствора при температуре 20°С. Нагревание производят горячей жидкостью, расход которой G2 = 3000 кг/ч, начальная температура 90°С; коэффициент теплопередачи и = 450вт/(м2-град); удельная теплоемкость холодного раствора с1 = 3500 дж/ (кг-град), а греющей жидкости с2 = 3800 дж/(кг-град). Изменение температуры определить как при прямотоке, так и при противотоке.

Скачать решение задачи VII.2 (задача ПАХТ)

Задача VII.3. Необходимо нагреть G1 = 4400 кг/ч бензола от температуры t1/= 27 С до t1// = 50 С, используя в качестве греющего агента горячий толуол при температуре t2/ = 70 С; расход толуола G2 = 2900 кг/ч. Для нагревания предполагается использовать теплообменник типа «труба в трубе» из элементов длиной 6 м, причем внутренний диаметр наружной трубы Dвн = 50 мм, внутренняя труба размером 38/33 мм. Определить, сколько элементов потребуется для изготовления теплообменника.

Скачать решение задачи VII.3 (задача ПАХТ)

Задача VII.4. Определить поверхность теплообменника для нагревания минерального масла от температуры t1/=20°С до t1//=130°С. Нагрев осуществляется органическим теплоносителем, имеющим начальную температуру 150° С. Расходы жидкостей G1 = 3500 кг/ч (минеральное масло) и G2 = 8000 кг/ч (теплоноситель); удельная теплоемкость соответственно c=1600 дж/(кг-град) и с2 = 1700 дж/(кг-град). Движение жидкостей - противоточное. Коэффициенты теплоотдачи изменяются в зависимости от температуры, согласно приведенным ниже данным:

Движение жидкостей - противоточное. Коэффициенты теплоотдачи изменяются в зависимости от температуры, согласно приведенным ниже данным

Теплопроводность стенки теплообменника (с учетом отложений) л/б = 2500 Вт/(м2-град).

Скачать решение задачи VII.4 (задача ПАХТ)

Задача VII.5. Определить длину теплообменника для'нагреания G1 = 15 т/ч раствора от температуры t1/= 15°С до t2// = 90°С. Удельная теплоемкость раствора с = 4050 Дж/(кг-град). Для наревания используется G2 = 34 т/ч парового конденсата при температуре t2/ =120° С. Теплообменник имеет 109 труб диаметром 25/21 мм. В межтрубном пространстве установлены перегородки. Коэффициенты теплоотдачи: для раствора, движущегося по трубам, а1 = 520 вт/(м2-град), для конденсата, движущегося В межтрубном пространстве, а2 = 2300 вт/(м2-град); теплопроводность материала труб лтр = 45 вт/м-град, толщина слоя отложений на стенках труб 60т = 0,4 мм, а их теплопроводность лот = 1,5 вт/(м-град). Определить также, как изменится поверхность теплообменника, если его сделать многоходовым.

Скачать решение задачи VII.5 (задача ПАХТ)

Задача VII.6. Рассчитать теплообменник для предварительного подогрева 10%-ного раствора NаОН, поступающего затем на выпаривание. Для нагрева применяется конденсат при температуре t2/=140°С; расход нагреваемого раствора G1=17000 кг/ч; начальная температура раствора t1/ = 35°С; конечная температура раствора t1//= 100° С; расход теплоносителя G2 = 28000 кг/ч.

Скачать решение задачи VII.6 (задача ПАХТ)

Задача VII.7. Определить основные размеры теплообменника, в котором Охлаждается воздух (Qо = 1240 м3/ч при нормальных условиях); давление воздуха р = 1,5 ат, температура меняется от 76 до 31°С. Начальная температура охлаждающей воды t1/= 16°С.

Скачать решение задачи VII.7 (задача ПАХТ)

Задача VII.8. Определить объем скруббера для охлаждения сухого воздуха от начальной температуры t2/ = 80°С до t2// = 25°С. Температура охлаждающей воды t1/ = 15 С; расход воздуха Gг = 12000 кг/ч; расход воды Gж = 8000 кг/ч; диаметр скруббера. D = 1,4 м; удельная поверхность насадки g = 65 м2/м3.

Скачать решение задачи VII.8 (задача ПАХТ)

Задача VII.9. В сборнике с мешалкой, обеспечивающей практически полное перемешивание, находится метиловый спирт (G = 5000 кг) при температуре 20°С. Определить время, необходимое для нагревания спирта до 50° С, а также температуру спирта через 0,2 ч после начала нагрева паром, поступающим в рубашку при температуре 120° С. Поверхность нагрева Р = 2,5 м2; коэффициент теплопередачи k = 1200 вт/(м2-град); удельная теплоемкость спирта с = 2680 дж/(кг-град).

Скачать решение задачи VII.9 (задача ПАХТ)

Задача VII.10. В сборнике с интенсивно работающей мешалкой находится 10%-ный раствор NаОН (G = 5000 кг), начальная температура которого tН1 = 95° С. Необходимо охладить раствор до tk1 = 30°С за 1 ч. Для охлаждения используют 02 = 30 т/ч воды при температуре t2/=15°С. Сборник снабжен охлаждающей рубашкой. Поверхность теплообмена F=10 м2, коэффициент теплопередачи K= 450 вт/(м2-град). Если рабочая поверхность рубашки окажется недостаточной, то в сборнике можно установить змеевик. Коэффициент теплопередачи при охлаждении с помощью змеевика K = 900 вт/(м2-град). Удельная теплоемкость NaOH с=3860дж/(кг-град). Определить также максимальную конечную температуру охлаждающей воды.

Скачать решение задачи VII.10 (задача ПАХТ)

Задача VII.11. В реакторе с рубашкой находится жидкий реагент, расход которого С4 = 3000 кг, а температура tн1 = 20° С. Определить время, необходимое для нагрева реагента до tк1 = 80° С, если известно, что помимо нагрева через рубашку, в результате протекания реакции выделяется постоянное количество тепла Qр = 50 000 ккал/ч. Нагрев осуществляется насыщенным водяным паром, температура которого t2 = 110° С. Поверхность теплообмена рубашки F = 3,5 м2; коэффициент теплопередачи k = 650 вт/(м2-град); удельная теплоемкость жидкости c1= 3900 дж/(кг-град). В результате эффективного перемешивания температура в реакторе полностью выравнивается.

Скачать решение задачи VII.11 (задача ПАХТ)

Задача VII.12. Определить время, необходимое для нагрева частиц псевдоожиженного слоя - от температуры t0 = 20° С до tк = 120° С. Нагрев осуществляется с помощью горячего воздуха, температура которого равна 125° С; скорость воздуха w = 0,5 м/сек; диаметр частиц dч = 0,1 мм; коэффициент сферичности частиц 0,95; порозность слоя е = 0,35; плотность твердых частиц рч = 2800 кг/м3; удельная теплоемкость твердых частиц сч = 0,21 ккал/(кг-град); количество твердых частиц М = 60 кг; диаметр колонны d = 0,4 м.

Скачать решение задачи VII.12 (задача ПАХТ)

Задача VII.13. Определить температуру кипения бензола при давлении 270 мм рт. ст. Температура кипения бензола при нормальном давлении равна 80,18° С. Известно также, что при 20° С давление паров бензола равно 74,7 мм рт. ст.

Скачать решение задачи VII.13 (задача ПАХТ)

Задача VII.14. Вычислить температуру кипения 30%-ного водного раствора NаОН при давлении р = 280 мм. рт. ст. Температура кипения 30%-ного раствора №ОН при атмосферном давлении равна 117°С, а давление паров над раствором при температуре 60°С равно 69 мм рт. ст. Сравнить полученный результат

Скачать решение задачи VII.14 (задача ПАХТ)

Задача VII.15. Водный раствор NаОН, имеющий концентрацию Со = 12 вес %, выпаривают до конечной концентрации с0 =40 вес %. Расход исходного раствора S0=1,1 кг/сек. Определить основные характеристики выпарного аппарата, если известно, что давление в нем равно 0,1 ат, а нагревание осуществляют насыщенным водяным паром под давлением 1,6 ат. Разбавленный раствор поступает в выпарной аппарат при t0 = 30°С.

Скачать решение задачи VII.15 (задача ПАХТ)

Задача VII.16. Для концентрирования раствора МgС12 имеется выпарной аппарат общей (наружной) поверхностью труб F= 65 м2 и длиной трубки L = 3,5 м. Определить максимальную производительность аппарата (по исходному раствору), если раствор концентрируют от c0=12 вес. % до ск = 33 вес. %. Коэффициент теплопередачи, отнесенный к наружной поверхности труб, k = 1100 вт/(м2-град). Выпаривание происходит при атмосферном давлении. В качестве теплоносителя используют насыщенный водяной пар с температурой t=145°С. Исходный раствор поступает в выпарной аппарат при t0 = 20°С.

Скачать решение задачи VII.16 (задача ПАХТ)

Задача VII.17. Определить производительность выпарного аппарата с естественной внутренней циркуляцией, работающего в периодическом режиме, при концентрировании раствора от начальной концентрации с'0 = 5 вес. % до конечной с'к = 40 вес. %.Основные характеристики выпарного аппарата (рис. VII. 8) следующие: общая поверхность теплопередачи F = 65 м2; вертикальный трубный пучок имеет длину L = 2,5 м; объем раствора, залиаемого в аппарат, V = 5,72 м3; объем трубного пространства Vтр = 1 м3, диаметр сепарационной зоны D = 1,4 м. Для обогрева применяют насыщенный водяной пар под давлением 5 ат. Выпарку проводят при атмосферном давлении.
Значения температуры кипения при атмосферном давлении, плотности и удельной теплоемкости раствора, а также коэффициента теплопередачи в зависимости от концентрации раствора приведены ниже. Исходный раствор имеет температуру t0= 20° С. Коэффициент теплопередачи в период нагревания раствора k = 380 вт/ (м2 • град).
Требуется также сравнить полученную производительность с производительностью такого же выпарного аппарата, работающего при тех же температуре, давлении и концентрации но в непрерывном режиме.
Параметры раствора и коэффициенты теплопередачи при различных концентрациях раствора:

Схема выпарного аппарата

Рис. УII-8. Схема выпарного аппарата (к задачи VII. 17).

Скачать решение задачи VII.17 (задача ПАХТ)

Задача VII.18. Рассчитать трехкорпусную выпарную установку для выпаривания раствора NаОН от начальной концентрации cо=14вес. % до конечной концентрации cк = 50 вес. %. Расход исходного раствора S0 = 7300 кг/ч; давление пара, обогревающего первый корпус, Pо = 6 ат; давление вторичного пара в последнем корпусе P3 = 0,1 ат; начальная температура исходного раствора t0 = 20° С. Раствор и пар движутся противотоком. Поверхности теплообмена всех корпусов должны быть равны между собой. Применить выпарные аппараты с естественной внутренней циркуляцией.

Схема трехкорпусной выпарной установки.

Рис. VII-10. Схема трехкорпусной выпарной установки.

Скачать решение задачи VII.18 (задача ПАХТ)

Задача VII.19. Рассчитать теплообменник для конденсации G= 15000 кг/ч изобутана при давлении р = 7 ат. В конденсатор подается перегретый пар при температуре t2 = 95°С. Температура конденсации tК = 52°С. Для охлаждения используется вода, которая нагревается от t1/ = 20°С до t1// = 35°С. Для изготовления конденсатора использовать трубы диаметром 25/21 мм.
В расчетах принять следующие коэффициенты теплоотдачи: для перегретого пара a2/ = 220 вт/(м2 • град); для конденсирующегося пара a2=1500 вт/ (м2 • град); для охлаждающей воды а1 = 2800 вт/(м2-град).
Так как из воды могут отлагаться соли, вызывающие загрязнение поверхности, следует пустить ее по трубам.

Скачать решение задачи VII.19 (задача ПАХТ)

Задача VII.20. В конденсаторе при давлении р = 2ат конденсируется смесь паров следующего состава (в мольных долях): бутан y1 = 0,1; пентан у2 = 0,55 и гексан. Пары поступают в теплообменник при температуре насыщения. Конденсатор четырехходовой и содержит 224 трубы диаметром 25/21 мм и длиной L = 2500 мм. Диаметр кожуха D = 600 мм. На охлаждение расходуется G = 65 000 кг/ч воды, имеющей начальную температуру t=18°С. При расчете коэффициентов теплоотдачи получены следующие значения: коэффициент теплоотдачи на стороне охлаждающей воды (в трубном пространстве) а1=2100 вт/(м2-град); коэффициент теплоотдачи на стороне конденсирующего пара (в межтрубном пространстве) а2 = 1250 вт/(м2-град). Определить максимальное количество пара, которое можно сконденсировать в имеющемся теплообменнике.

Скачать решение задачи VII.20 (задача ПАХТ)

Задача VII.21. Рассчитать конденсатор для конденсации бензола из его смеси с азотом. Расход азота Gо = 1500 кг/ч. Давление P= 1 ат. Азот насыщен парами бензола. Начальная "температура смеси tГ/ = 70°С; конечная tГ// = 30°С. Для охлаждения используют воду. Начальная температура воды t1/ = 20 tГ/ С; конечная t1// = 30° С.

Скачать решение задачи VII.21 (задача ПАХТ)

Задача VII.22. Рассчитать барометрический конденсатор для конденсации W=5000 кг/ч насыщенного водяного пара при давлении р = 0,15ат. Для конденсации используется охлаждающая вода при начальной температуре tН=18°С.

Скачать решение задачи VII.22 (задача ПАХТ)

   

Раздел VI Теплопередача

Задача VI.1. Определить коэффициент теплопроводности сухого воздуха при атмосферном давлении и температуре 80°С, если его удельная теплоемкость при постоянном давлении равна ср = 0,244 ккал/(кг-град) и динамическая вязкость м = 0,021 спз.

Скачать решение задачи VI.1 (задача ПАХТ)

Задача VI.2. Определить теплопроводность жидкого гептана при температуре 20°С.

Скачать решение задачи VI.2 (задача ПАХТ)

Задача VI.3. Стенки печи построены из огнеупорного и строительного кирпича с коэффициентами теплопроводности логн = 0,45 Дж/(м-сек-град) и лстр = 0,35 Дж/(м-сек-град). Толщина кладки составляет соответственно 120 и 200 мм.
Определить потери в окружающую среду, а также температуру на границе обоих слоев, если температура внутренней стенки печи составляет 1200°С, а наружной стенки 150°С (рис. VI-1).

Изменение температуры по толщине стенки

Рис. VI-I. Изменение температуры по толщине стенки (к задачи VI. 3).

Скачать решение задачи VI.3 (задача ПАХТ)

Задача VI.4. Внутренняя стенка печи толщиной 120 мм выложена из огнеупорного кирпича, наружная стенка печи толщиной 160 мм - из обычного кирпича. Режим работы печи стационарен. Температура внутренней стенки печи равна 700°С, наружной 140°С. Для уменьшения потерь тепла наружная поверхность была покрыта теплоизоляционным слоем из окиси магния (Лиз = 0,085 Дж/(м-сек-град)) толщиной 50 мм. После этого температура внутренней поверхности печи стала tВН = 721°С, на границе огнеупорная кладка - кирпич tг = 660° С, на границе кирпич - теплоизоляция tз = 490° С, а на наружной поверхности tн = 95° С. Определить потери тепла печью в обоих случаях (рис. VI-2).

Изменение температуры по толщине стенки

Рис. V1-2. Изменение температуры по толщине стенки (к задачи VI-4).

Скачать решение задачи VI.4 (задача ПАХТ)

Задача VI.5. Определить потери тепла на погонный метр стального трубопровода внутренним диаметром dвн = 25 мм, изолированного слоем диатомита толщиной 3 см, и распределение температур в этом слое.
Известно, что толщина стенки трубопровода б = 1,5 мм; теплопроводность стали л1 = 39 ккал/(м-сек-град) теплопроводность слоя изоляции л2 = 0,04 + 3*10^5 Дж/(м-сек-град); температура внутренней стенки трубопровода tВн = 520° С, наружной поверхности теплоизоляции tН = 70°С (рис. V1-3).

Распределение температуры в слое теплоизоляции

Рис. V1-3 - Распределение температуры в слое теплоизоляции (к задачи VI.5)

Скачать решение задачи VI.5 (задача ПАХТ)

Задача VI.6. Определить время, необходимое для достижения температуры 250°С в центре свинцовой пластины толщиной 5 см. Пластина нагревается с обеих сторон, причем температура поверхностей поддерживается постоянной и равной 280° С. Удельная теплоемкость металла с=0,032 ккал/(кг-град), плотность р = 11400 кг/м3, теплопроводность л = 30 ккал/(м-сек-град). Начальная температура пластины составляла 20° С.

Скачать решение задачи VI.6 (задача ПАХТ)

Задача VI.7. Распределение температур в плоской стенке толщиной 0,3 м, согласно опытным данным, приближенно описывается уравнением

t = 32 – 18z – 90z^2

Определить: 1) количество тепла (тепловой поток), поступающего к поверхности стенки и покидающего стенку в единицу времени; 2) тепло, аккумулируемое стенкой в единицу времени, и 3) изменение температуры во времени.
Дано: плотность материала стенки р = 1800 кг/м3, коэффициент его теплопроводности л=1,4 Вт/(м-град), удельная теплоемкость с= 1600 Дж/(кг-град) и площадь стенки F = 4 м2.

Скачать решение задачи VI.7 (задача ПАХТ)

Задача VI.8. Определить коэффициент теплоотдачи при протекании 60,6 кг/ч воды по трубопроводу внутренним диаметров d= 14мм и длиной L = 0,7 м. Средняя температура воды tcp = 20°С, температура стенки 60° С.

Скачать решение задачи VI.8 (задача ПАХТ)

Задача VI.9. Определить коэффициент теплоотдачи при протекании воды через охлаждающую рубашку цилиндрического реактора. Наружный диаметр реактора d1 = 1000 мм; внутренний диаметр рубашки d2 = 1100 мм; средняя температура воды tcp = 20° С, температура стенки реактора tcm = 60°С, высота реактора L = 1000 мм; расход охлаждающей воды G = 5 т/ч.

Скачать решение задачи VI.9 (задача ПАХТ)

Задача VI.10. Определить коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на поверхности трубы длиной Н = 2 м, образующей с горизонтальной поверхностью угол b = 60°. Температура стенки tст = 210° С; температура пара t = 220° С.

Скачать решение задачи VI.10 (задача ПАХТ)

Задача VI.11. Определить коэффициент теплопередачи при охлаждении сухого воздуха водой в скруббере с насадкой. Дано: температура воды t' = 15°С; начальная температура воздуха tн = 80° С, конечная tК = 25°С; расход воздуха Gг=12000 кг/ч; расход воды Gж = 8000 кг/ч; диаметр скруббера D = 1,4 м; удельная поверхность насадки g= 65 м2/м3; свободный объем насадки е = 0,68.

Скачать решение задачи VI.11 (задача ПАХТ)

Задача VI.12. Определить коэффициент теплопередачи при кипении 40%-ного раствора NаОН внутри стальной трубы диаметром d=57/50 мм и длиной L = 2,5 м при давлении р = 18350 Н/м2 и температуре tк = 85° С. Для нагревания используется насыщенный водяной пар при t= 111,7°С.

Скачать решение задачи VI.12 (задача ПАХТ)

Задача VI.13. Определить наружную температуру и потери тепла стенкой печи толщиной б = 0,4 м. Температура газов в печи tг = 800°С, температура окружающего воздуха tВ = 20°С, коэффициент теплоотдачи печных газов ат = 30 Вт/(м2-град), средняя теплопроводность стенки л = 1,8 Вт/(м-град), коэффициент теплоотдачи от стенки к окружающей среде ав = 8 Вт/ (м2 • град).

Скачать решение задачи VI.13 (задача ПАХТ)

Задача VI.14. Температура стенки tcm = 278° С в задачае VI.13 слишком высока. Для ее снижения на поверхность трубы может быть нанесен дополнительный теплоизоляционный слой диатомита [лкз = 0,12вт/(м-град)] или улучшена теплоотдача от наружной поверхности трубы путем обдува стенки воздухом. Определить толщину слоя диатомита или скорость воздуха, необходимые для того, чтобы наружная температура стенки не превышала 120°С.

Скачать решение задачи VI.14 (задача ПАХТ)

Задача VI. 15. Определить количество тепла, которое теряется через стенку печи толщиной б = 0,25 м, если известно, что теплопроводность стенки зависит от температуры и изменяется по уравнению л = 0,6(1 + 0,8*10-3t) вт/м2-град Температура газов в печи tТ = 850° С; температура окружающего воздуха ^В = 40°С. Коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке и от стенки к воздуху соответственно составляют: аг = 18 Вт/(м2-град) и ав = 9 Вт/(м2-град). Поверхность стенок печи F = 60 м2.

Скачать решение задачи VI.15 (задача ПАХТ)

Задача VI.16. Определить количество тепла, которое поступает в холодильную камеру, построенную из красного кирпича [толщина бк = 0,2 м, теплопроводность лк = 0,7 вт/(м-град)] и изолированную с наружной стороны слоем пробки толщиной 0,1 м [теплопроводность сухой пробки л = 0,07, влажной пробки л2 = 0,15, а промерзшей пробки л3 = 0,35 вт/(м-град)]. Температура внутри камеры tвн = -34° С, а снаружи tК = 28° С. Коэффициент теплоотдачи внутри и снаружи составляет соответственно авн = 5 Вт/(м2- град); ан = 9 Вт/(м2-град). .Точка росы, соответствующая влажности наружного воздуха, tР = 12° С. Определить также распределение температур внутри стенки.

Скачать решение задачи VI.16 (задача ПАХТ)

Задача VI.17. Через проложенный на эстакаде стальной трубопровод длиной 20 м, наружным диаметром 26 мм и внутренним диаметром 21 мм циркулирует расплавленный свинец (температура свинца 400°С, расход 0=18000 г/ч). Трубопровод изолирован асбестовым волокном л1 = 0,11 вт/(м-град). Коэффициент теплоотдачи от расплавленного металла авн = 2000 Вт/(м2-град), а от трубопровода к воздуху (конвекцией и излучением) ан = 15 Вт/(м2-град) теплопроводность стали лс = 45 Вт/(м-град); удельная теплоемкость свинца с = 0,0375 ккал/(кг-град)', температура окружающей среды 20° С. Определить толщину тепловой изоляции, необходимой для того, чтобы свинец не охладился более чем на 5° С.

Скачать решение задачи VI.17 (задача ПАХТ)

Задача VI.18. Определить распределение температур и количество тепла, отдаваемого стальным стержнем (рис. VI-7) цилиндрического сечения, окруженного газом при температуре tГ = 20°С и коэффициенте теплоотдачи а = 9 Вт/(м2-град). Температура /о наружного торца стержня поддерживается постоянной и равной 200° С, а внутренний торец имеет идеальную тепловую изоляцию. Длина стержня L = 0,2 м, диаметр d = 0,01 м, теплопроводность л = 25 Вт/(м-град).

Схема расчета распределения температуры в металлическом стержне

Рис. VI-7 - Схема расчета распределения температуры в металлическом стержне (к задачи VI. 18).

Скачать решение задачи VI.18 (задача ПАХТ)

Задача VI.19. В газопроводе установлена термопара (рис. VI-8), показывающая температуру 400° С. Определить истинную температуру газа tг, если термопара вставлена в металлический чехол, проходящий через стенку трубопровода. Диаметр чехла и = 0,008 м, длина L = 0,15 м, толщина стенки чехла б= 0,002 м; теплопроводность л = 45 вт/(м-ч); коэффициент теплоотдачи газа а = 8 вт/(м2-град)\ температура стенки трубопровода t0 = 100° С.

Схема установки термопары

Рис. V1-8. Схема установки термопары (к задачи VI. 19).

Скачать решение задачи VI.19 (задача ПАХТ)

Задача VI.20. Определить тепловые потери за счет конвекции и излучения для паропровода с наружным диаметром d = 0,2 м. Температура насыщенного пара tП = 280°С, температура окружающей среды tВ = 25°С; степень черноты-материала трубопровода е = 0,8.

Скачать решение задачи VI.20 (задача ПАХТ)

Задача VI.21. Определить потери тепла на 1 м горизонтального паропровода диаметром 60/52,5 мм. Паропровод покрыт слоем изоляции толщиной 40мм [лиз = 0,8вт/(м-град)]. Температура насыщенного пара tи = 220° С, температура окружающей среды tВ = 20° С; степень черноты изоляции е = 0,8.

Скачать решение задачи VI.21 (задача ПАХТ)

Задача VI.22. Определить, во сколько раз уменьшатся тепловые потери в условиях задачи VI. 20, если экранировать паропровод. Диаметр экрана d = 0,3 м, степень его черноты е' = 0,5. Для уменьшения тепловых потерь и ограничения конвекционных токов воздуха пространство между экраном и паропроводом делается замкнутым.

Скачать решение задачи VI.22 (задача ПАХТ)

Задача VI.23. Определить максимальную величину тока, который можно пропускать через нихромовую проволоку диаметром d = 0,2 мм с тем, чтобы ее температура не превышала 800° С. Температура окружающей среды tВ = 20°С; удельное электрическое сопротивление проволоки р = 1,16 ом-мм2/м; степень черноты проволоки е = 0,85.

Скачать решение задачи VI.23 (задача ПАХТ)

   

Раздел V Тепловой баланс

Задача V.1. Найти приблизительное значение теплоемкости 14,4%-ного раствора КСl и сравнить его с величиной, полученной опытным путем [cp = 0,825 ккал/(кг*град)].

Скачать решение задачи V.1 (задача ПАХТ)

Задача V.2. Определить теплоту парообразования этилового спирта при 110° С. Сравнить вычисленные различными методами значения с экспериментальным (r = 7,77*105 дж/кг). Зависимость давления паров этилового спирта от температуры приведена ниже:

Плотности жидкости и пара при р = 3,107 атм составляют соответственно 706 и 4,86 кг/м3. Критическая температура этилового спирта - 243,1° С. Известно также, что при 80° С теплота парообразования спирта равна 200,1 ккал/кг.

Скачать решение задачи V.2 (задача ПАХТ)

Задача V.3. Определить:
а) температуру нагревания воды при растворении безводного едкого кали в количестве, необходимом для образования 15%-ного раствора;
б) количество тепла, необходимого для концентрирования раствора КОН от 15 до 50 вес.%;
в) конечную температуру раствора при смешении 2 кг 50%-ного раствора КОН с 5кг 15%-ного раствора КОН. Потерями тепла можно пренебречь. Начальная температура обоих растворов 20° С.

Скачать решение задачи V.3 (задача ПАХТ)

Задача V.4. В теплообменнике нагревают 1,81 кмоль/ч бутана от 20 до 550° С. Греющим агентом является газ, выходящий из реактора; состав газа (в мольн. долях): бутан х1 = 0,481; пропилен х2 = 0,124; метан х3= 0,124; этилен х4 = 0,094; этан х5 = 0,094; бутилен х6 = 0,0415; водород х7 = 0,0415. Начальная температура газа, поступающего в теплообменник, t’2 = 650° С. Мольная теплоемкость газов изменяется с температурой по закону ср = а + bТ + + сТ2 [в ккал/(кмоль*град)], где Т- абсолютная температура. Константы а, b и с приведены в табл. V-2.

абсолютная температура. Константы а, b и с

Определить температуру греющего агента на выходе из теплообменника.

Скачать решение задачи V.4 (задача ПАХТ)

Задача V.5. Сосуд емкостью V = 6 м3 заполнен раствором при температуре t = 20°С. В сосуд начинают подавать D = 0,006 м3/сек раствора при t1 = 80° С. Определить температуру раствора в сосуде через 10 мин после начала поступления горячего раствора; а также определить, через сколько времени температура в сосуде станет практически равной (в пределах 1%) температуре горячего раствора. Сосуд оборудован мешалкой, обеспечивающей практически полное перемешивание раствора.

Скачать решение задачи V.5 (задача ПАХТ)

Задача V.6. В реакторе вода в количестве М = 5000 кг нагревается острым паром под давлением 2 ат. Определить время, необходимое для достижения температуры 90° С, если расход пара G= 0,50 кг/сек. Начальная температура воды t0=15°С. Потери тепла в окружающую среду принять равными Qп = 15000вт. Найти также закон изменения температуры во времени.Задача VI.1. Определить коэффициент теплопроводности су
хого воздуха при атмосферном давлении и температуре 80°С, если его удельная теплоемкость при постоянном давлении равна ср = 0,244 ккал/(кг-град) и динамическая вязкость м = 0,021 спз.

Скачать решение задачи V.6 (задача ПАХТ)

   

Cтраница 9 из 16

Яндекс.Метрика Rambler's Top100 www.megastock.com Здесь находится аттестат нашего WM идентификатора 000000000000
Проверить аттестат